ツェナ－ダイオード

質問

9.1Vツェナ－ダイオードをRS485の通信の保護用に各通信ラインとグランドに挿入しています。この回路を持った二つの機器の電源を一方は通常にAC24Vを供給し、一方は片方のAC24Vを接続する状態にすると、ツェナ－ダイオードが順方向と逆方向に接続される回路が構成されます。電流は1000ufのコンデンサがシリーズに挿入され、整流用のダイオードもシリーズにあるのでコンデンサに電流がチャージされるまで電流が流れます。電流は双方同じ量流れるのですが、壊れるのは順方向のツェナーがかならず壊れます。一般的に順方向に電流が流れる方が耐力が弱いのでしょうか？ 回路添付しました。

回答No.7

ohkawa3

今一度添付の回路図を眺めてみました。
２台の機器には、それぞれ独立した直流電源を作りたかったのですね。AC24Vから独立した直流電源を作るには、AC24Vもそれぞれの機器用に独立させることが常識と思います。共通のAC24V電源で、２台の機器に電力を供給しようとしたために、AC回路の一方がオープンになると、電源投入時に平滑用の電解コンデンサを介した回り込みが生じて、通信ポートの保護用ツェナーダイオードに異常電流が流れている状況と理解できました。

解決策は、AC24Vをそれぞれの機器用に独立させることですね。AC100Vからトランスで降圧してAC24Vを作っているなら、24V側を2巻線の仕様とすれば、独立させることができます。

保護用のツェナーが壊れたようですが、ご本尊の通信機能部分に支障はありませんか？

順方向／逆方向の壊れやすさの差異に興味の方向が向かっているようですが、状況からすれば、ツェナーダイオードの電流定格をはるかに超える大電流が流れたものと想定されます。壊れて当然ですね。

回答No.6

ohkawa3

回答(5)です。
ご質問の発端が、ツェナーダイオードの順方向の電流が流れたときと逆方向の電流が流れたときにどちらが壊れやすいか、ということですが、このスレッドの質問に記載なさった現象※を再現できる誤配線状態の回路を別のスレッドを立ててご提示になることをお勧めします。

※電流は1000ufのコンデンサがシリーズに挿入され、整流用のダイオードもシリーズにあるのでコンデンサに電流がチャージされるまで電流が流れます。電流は双方同じ量流れる

最終的な目的は、ツェナーダイオードが壊れないようにすることですか？　誤配線しなければ壊れないなら、誤配線を防ぐ対策を実施して、以上終わりです。しかし、これで納得できないので一連の質問をなさっていると思い再回答しました。

回答No.5

ohkawa3

添付なさった回路図は、回路シミュレーションのために作図したものでしょうか？ もしそうだとしたら、その結果、ツェナーダイオードを破壊させるような過電流が流れるような現象をシミュレーション上で観測できたでしょうか？

Q&Aを繰り返しても、なかなか納得できる状況に至らないのは、1) 設計構想として思い描いている回路、2) 実際の回路、3) シミュレーション上の回路が一致していないように思います。
おそらく、現実の回路はご提示になった回路図よりも複雑だと思いますが、回路図と同じレベルまで切り分け・単純化して評価試験を行えば、納得できる結果が得られる可能性が高いと思います。
思い込みがあると、回路図に描いた回路と現実の回路とに大きな違いが発生することがあります（繋がっていないと思っていたところがつながっていたとか）。
回路図に従って、一つ一つの部品を接続して、回路を構成して実験することをお勧めします。できれば、プリント基板を使わないで回路を構成することをお勧めしたいのですが・・・・そこまで実行するのは難しいかもしれませんね。その際は、プリント基板の設計段階の回路図に基づき、オリジナルの設計時点で問題が起きていたのか、様々な経緯の後に、ツェナーダイオードを追加した際に問題が生じたのかを、綿密に追いかけることがよさそうです。
原因がわかってしまえばごく単純なことのようにも想定されますが、手順を省略せずに一段階ずつ謎解きを進めていく必要がありそうです。
現物を見てもらえる協力者が身近にいれば、そのような人の力を借りることも解決に近づける方法です。

補足

過電流が流れるシュミレーションはできました。
しかし、ツェナアーダイオードが一方（順方向）しか故障しないといういことで何故かということを確認していました。

しかし、もう一度、確認したところ、順方向側も逆方向側も故障している場合があるということがわかりました。
これで、一旦納得できました。
念には念を入れて、発生した現象を把握するべきでした。
お騒がせして申し訳ありません。

この現象は活線状態で誤配線をした場合にコンデンサにチャージされる電流で破壊される現象でしたので、コンデンサのチャージされている量により流れる電流が変化しますので、故障が発生したり、しなかったりしていました。

部品メーカにも確認しましたが、故障が起こる電流は一概に言えなく、定格を超えれば壊れる可能性があるとした回答してもらえませんでした。

回答ありがとうございました。

回答No.4

kaba__san

いやいや、低速度のRS-485回線のESD保護にツェナーダイオード使うのはごく普通。
私は専用のTVSダイオード使ってますが。

回答No.3

iq001

ツェナーの回路がクローズドループでツェナーの意味がないです。これは回路として成り立ってない。
更にツェナーを使ってもツェナー電圧を使ってない異常な回路です。
この回路はなんの意味もない。必要な結線すら無い。

またツェナーの速度はRS485の通信には役立たない。
FETを使うべき。

回答No.2

sirasak

https://www.rohm.co.jp/electronics-basics/diodes/di_what6
逆方向で定電圧にするので順方向にならないようにする方が良いはずです。
順方向のツェナーがかならず壊れるのはそのように設計しているからと思います。
回路図には電圧が書いてないし間違いがあるようで動作が理解できないので見直して欲しいです。

回答No.1

aokii

一般的に順方向に電流が流れる方が耐力が弱いです。